B類宏程序加工梯形螺紋的方法和技巧

一、B類宏程序在數控編程中的重要性

在數控車削加工中，普通軸類零件的輪廓形狀都可以利用G功能指令來完成加工。但異形曲線和大螺距螺紋大大增加了零件的加工難度，G指令編程不好實現這類零件的有效加工。例如梯形螺紋較之三角螺紋，螺距和牙型都大，而且精度高，牙型兩側表面粗糙度值較小，這樣梯形螺紋車削時，吃刀深、走刀快、切削余量大、切削抗力大，導致梯形螺紋的車削加工難度較大。與宏程序相比，一般程序的程序字為常量，一個程序只能描述一個幾何形狀，所以缺乏靈活性和適用性。而用戶宏程序本體中可以使用變量進行編程，還可以用宏指令對這些變量進行賦值、運算等處理，從而可以使用宏程序執行一些有規律變化的動作。與A類宏程序相似，B類宏程序的變量也是由“?！狈柡?至3位數字構成；但B類宏程序的數學運算可直接用數學符號完成，而不需采用G65語句，有效地提高了零件的編程靈活性和加工效率。因此，使用B類宏程序加工有梯形螺紋的零件，對提高數控編程的效率是非常重要的。

二、球頭梯形螺紋零件加工工藝分析

1.球頭梯形螺紋零件分析

如圖1所示，球頭梯形螺紋軸由球面、曲面、退刀槽和梯形螺紋構成，其螺距為6mm，加工精度要求較高，球面和曲面加工簡單。在FANUC 0i數控系統機床上加工時，利用G73復合固定循環就可以進行有效加工，但由于梯形螺紋螺距較大和加工精度較高，致使梯形螺紋車削時，吃刀深、切削余量大、切削抗力大，

車削加工難度較大。利用普通G功能指令無法高質量、有效地完成該零件的加工，需利用B類宏程序進行切削加工。

2．計算相關尺寸，并查表確定公差

該零件上梯形外螺紋為Tr36×6，螺距為6mm，公制梯形螺紋的牙型角為30°，梯形螺紋的牙型如圖2所示，各基本尺寸計算結果如下：

大徑

中徑d2=d-0.5P=36-3=33，查表確定其公差，故；

牙高h3=0.5P+ ac=3.5；

小徑d3=d-2 h3=29，查表確定其公差，故；

牙頂寬f=0.366P=2.196；

牙底寬W=0.366P-0.536ac =2.196-0.268=1.928

螺紋中經三針測量法測量，如圖3所示，用3.1mm的測量棒測量中徑，則測量尺寸為M=d2+4.864dD-1.866P=32.88，根據中徑公差確定公差，則(其中dD表示測量用量針的直徑，P表示螺距)。

三、梯形螺紋切削加工方法

常用的梯形螺紋加工方法有直進法、斜進法、左右切削法、車直槽法、分層法等等。由于該零件的螺距和牙型都大，而且精度高，牙型兩側面表面粗糙度值較小，致使梯形螺紋車削時，吃刀深、切削余量大、切削抗力大。采用前述五種加工方法進行切削加工時，容易產生“扎刀”和“爆刀”現象。而利用B類宏程序進行分層切削加工，可以很好地解決“扎刀”和“爆刀”問題，如圖4所示。

用分層法車削梯形螺紋，實際上是綜合應用了直進法和左右切削法。在車削較大螺距的梯形螺紋時，分層法通常不是一次性就把梯形槽切削出來，而是把牙槽分成若干層，轉化成若干個較淺的梯形槽來進行切削，每層深度根據實際情況而定，從而可以降低車削難度。每一層的切削都采用左右交替車削的方法，背吃刀量很小，刀具只需沿左右牙型線切削，梯形螺紋車刀始終只有一個側刃參加切削，從而使排屑比較順利，刀尖的受力和受熱情況有所改善，因此能加工出較高質量的梯形螺紋，且該工藝容易掌握、程序簡短。

四、巧用B類宏程序編制梯形螺紋

1.編程分析

用宏程序編程時，變量的設置是關鍵，一是要變量盡可能少，避免影響數控系統計算速度；二是便于構成循環。經過分析，該零件程序中要有4個變量，#101為螺紋公稱直徑，#102為右邊借刀量，初始值為0，#103為左邊借刀量，初始值為-1.876，#104為每層吃刀深度，初始值為0.2。該零件中編程的關鍵技術是要利用B類宏程序實現分層切削，利用G92螺紋加工循環指令功能，左右移刀切削，只需將切削的起點相應移動，就可以實現對零件的有效加工。

2.參考程序

O0001；

N05 G0 G40 G97 G99；程序初始化

N10 T0101 M03 S300；換梯形螺紋刀，主軸轉速300r/min

N15 G00 X37 Z5；快速走到起刀點

N20 M08；開冷卻

N25 #101=36；螺紋公稱直徑

N30 #102=0；右邊借刀量初始值

N35 #103=-1.876；左邊借刀量初始值(tg15x3.5x2)

N40 #104=0.2；每次吃刀深度，初始值

N45 IF [#101 LT 29] GOTO 105；加工到小徑尺寸循環結束

N50 G0 Z[5+#102] ；快速走到右邊加工起刀點

N55 G92 X[#101] Z-41 F6；右邊加工一刀

N60G0 Z[5+#103] ；快速走到左邊加工起刀點

N65 G92 X[#101] Z-41 F6；左邊加工一刀

N70 #101=#101-#104；改變螺紋加工直徑

N75 #102=#102-0.134*#104；計算因改變切深后右邊借刀量(tg15/2=0.134)

N80 #103=#103+0.134*#104；計算因改變切深后左邊借刀量(tg15/2=0.134)

N85 IF[#101 LT 34] THEN #104=0.15；小于34時每次吃刀深度為0.15

N90 IF[#101 LT 32] THEN #104=0.1；小于32時每次吃刀深度為0.10

N95 IF[#101 LT 30] THEN #104=0.05；小于30時每次吃刀深度為0.05

N100 GOTO 45；返回第45程序段

N105 G92 X29 Z-41 F6；在底徑處精加工兩刀

N110 G92 X29 Z-41 F6；

N115 G00 X100 Z100 M05；主軸停刀架快速退回，

N120 M09；關閉冷卻

N125 M30；程序結束

五、結論

用B類宏程序加工復雜零件，有效地利用了宏變量、數學關系的表達、加工刀具的選擇、走刀方式的取舍等知識，應用了大量的編程技巧，是解決復雜零件的加工難題或者避免繁瑣的數學計算的好方法，可以有效地提高零件加工生產效率。雖然目前CAD/CAM編程系統的應用已經很普遍，但由于宏程序具有靈活、高效、快捷等特點，特別是對異形和復雜零件的切削加工來說，宏程序知識依然是相當重要的。

（作者單位：廣東省中山市技師學院）